JP2004074479A

JP2004074479A - 液体噴射装置及び同装置の駆動方法

Info

Publication number: JP2004074479A
Application number: JP2002235009A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Tanaka; 田　中　良　一
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】階調に応じて最適の印刷を実施できるようにする。
【解決手段】圧力発生素子に印加される吐出パルスは、圧力室の容積を膨張させて圧力室内に液体を充填する充填波形要素Ｐｗｃ１と、圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素Ｐｗｈ１と、圧力室を収縮させてノズル開口から液滴を吐出させる吐出波形要素Ｐｎｄと、を含む。中間階調印刷時に使用される吐出パルスに関しては、圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが圧力室の方向に最も引き込まれた時点に吐出波形要素Ｐｎｄの始点を合わせるように、充填波形要素Ｐｗｃ１の時間間隔と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１の時間間隔との合計時間が圧力室の固有振動周期Ｔｃよりも長く設定されている。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノズル開口に連通する複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧力発生素子に吐出パルスを印加することにより、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせてノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置、及び同装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。
【０００３】
インクジェット式記録装置は、多数のノズル開口を列状に並べて形成されたノズル列を複数備える記録ヘッド（液体噴射ヘッド）と、この記録ヘッドを主走査方向（記録紙幅方向）に移動させるキャリッジ機構と、記録紙を主走査方向に直交する副走査方向（紙送り方向）に移動させる紙送り機構とを備えている。
【０００４】
上記の記録ヘッドは、複数のノズル開口に連通した複数の圧力室と、各圧力室内のインク圧力を変化させる各圧力発生素子とを備えている。この記録ヘッドでは、吐出パルスを圧力発生素子に供給することで圧力室内のインク圧力を変化させ、ノズル開口からインク滴を吐出させる。
【０００５】
主走査方向に移動しながら記録ヘッドは、ドットパターンデータにより規定されるタイミングでインク滴を吐出させる。そして、記録ヘッドが移動範囲の終端に達したならば、紙送り機構は記録紙を副走査方向に移動させる。記録紙の移動を行ったならば、キャリッジ機構は記録ヘッドを再度主走査方向に移動させ、記録ヘッドは移動中にインク滴を吐出する。
【０００６】
以上の動作を繰り返し行うことにより、ドットパターンデータに基づく画像が記録紙上に記録される。
【０００７】
この種のインクジェット式記録装置は、インク滴を吐出するか否か、つまりドットの有無により画像を構成するものである。このため、１つの画素を４×４、８×８等の複数のドットで表現することによって中間階調を表現する方法が採用されている。そして、この方法で高い画質の画像を記録するためには、体積の極く小さいインク滴を記録ヘッドから吐出させる必要がある。
【０００８】
このような事情に鑑み、画質の向上と記録速度の向上という相反する要求を満たすため、同一のノズルから異なる大きさのインク滴を吐出させる技術が開発されている。例えば、微小なインク滴を生成可能なパルス信号を複数供給することにより、同一のノズルから微小なインク滴を複数吐出させ、記録紙上に着弾する前に各インク滴を合体させて大きなインク滴を生成する。
【０００９】
しかしながら、この技術では、合体可能なインク滴の数が限られてしまうので、インク滴の大きさが限られてしまうし、大きさの可変範囲も狭い。さらに、着弾前に複数のインク滴を合体させなければならないので、制御も困難である。
【００１０】
そこで、吐出させるインク滴の体積に応じた複数種類の吐出パルスを一連に接続した駆動信号を発生して、この駆動信号の一部を選択して得られた吐出パルスを圧力発生素子に供給する技術が開発されている。
【００１１】
図８は、記録ヘッドのノズル開口からインク滴を吐出する際に圧力発生素子に印加される吐出パルスの代表例を示している。この吐出パルスは、圧力室の容積を膨張させて圧力室内にインクを充填する充填波形要素Ｐｗｃ１と、圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素Ｐｗｈ１と、圧力室を収縮させてノズル開口からインク滴を吐出させる吐出波形要素Ｐｎｄと、圧力室の収縮状態を保持する収縮保持波形要素Ｐｗｈ２と、収縮状態にある圧力室を膨張させてメニスカスを制振する制振波形要素Ｐｗｃ２と、を備えている。
【００１２】
また、図９は、充填波形要素Ｐｗｃ１を圧力発生素子に印加して圧力室を膨張させることによって引き起こされたメニスカスの振動状態を示しており、横軸は経過時間ｔ、縦軸はメニスカスの位置を示している。図９に示した曲線Ａは、圧力室の固有振動周期（ヘルムホルツ振動周期）Ｔｃに対応する周期を持っている。
【００１３】
なお、図９の横軸の経過時間ｔを、充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔとすれば、メニスカスの振動状態を示す曲線Ａは、ノズル開口から吐出されるインク滴の重量（Ｉｗ）及びインク滴の速度（Ｖｍ）を示すことになる。つまり、メニスカスが圧力室方向に最も引き込まれた時点で吐出波形要素Ｐｎｄが開始する場合、吐出されるインク滴の重量は最も軽く、吐出速度は最も遅い。逆に、メニスカスが圧力室から最も離れた時点で吐出波形要素Ｐｎｄが開始する場合には、最重量且つ最速のインク滴が吐出される。
【００１４】
そして、従来のインクジェット式記録装置においては、図９に示した曲線Ａの谷の時点Ｘにて吐出波形要素Ｐｎｄが開始されるようにするために、充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔを圧力室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃに設定していた。
【００１５】
このように設定する理由は次の通りである。理想的には、記録ヘッドに形成された複数の圧力室のすべてが共通の固有振動周期（ヘルムホルツ振動周期）Ｔｃを有していることが望ましいが、実際には、記録ヘッドの製造上の問題から、同一列内に属する圧力室同士の間でもヘルムホルツ振動周期Ｔｃにバラツキが発生してしまう。このため、上述した充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔを設定する際に使用されるヘルムホルツ振動周期Ｔｃとしては、複数の圧力室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの平均値が使用されている。つまり、図９に示した曲線Ａは、平均のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを持つ圧力室におけるメニスカスの振動状態を示したものである。
【００１６】
次に図１０には、上述した曲線Ａに加えて曲線Ｂ及び曲線Ｃが示されており、曲線Ｂは最大のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを持つ圧力室の場合を示し、曲線Ｃは最小のヘルムホルツ振動周期Ｔｃを持つ圧力室の場合を示している。図１０から分かるように、充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔを曲線Ａの谷部Ｘに合わせることによって、曲線Ａの値に対する曲線Ｂ、Ｃの値の偏差量ΔＩａを最小限に抑えることができる。すなわち、複数の圧力室間の固有振動周期Ｔｃのバラツキに起因するインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキを最小限に抑えることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔ（＝Ｐｗｃ１＋Ｐｗｈ１）をＴｃ（平均値）に合わせると、この合計時間Ｔの終点（つまり、吐出波形要素Ｐｎｄの始点）は、実際には、図１０に示した曲線Ａの谷の時点Ｘではなく、時点Ｘよりもやや手前の時点Ｘ’に対応してしまうことが本発明者によって見出された。これは、おそらく、吐出パルスの波形が、図８に示したように、いわゆるインパルス波形ではなく、ある程度の勾配を充填波形要素Ｐｗｃ１に付与したランプ波形であるためと考えられる。
【００１８】
このように合計時間Ｔ（＝Ｐｗｃ１＋Ｐｗｈ１）が、谷の時点Ｘではなく、その手前の時点Ｘ’に対応する場合、図１０に示したように曲線Ａに対する曲線Ｂ、Ｃの偏差量ΔＩｂが増大してしまう。つまり、複数のノズル開口間におけるインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキが大きくなってしまう。
【００１９】
上記の知見に基づいて本発明者は、充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔ（＝Ｐｗｃ１＋Ｐｗｈ１）を、図１０に示した曲線Ａの谷の時点Ｘに合わせる技術を開発した。これにより、複数のノズル開口間におけるインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキを抑えることができる。
【００２０】
ところが、図１０に示した曲線Ａの谷の時点Ｘに合計時間Ｔ（＝Ｐｗｃ１＋Ｐｗｈ１）を合わせることにより、従来のように時点Ｘ’に合わせていた場合に比べて、ノズル開口から吐出されるインク滴の重量が小さくなってしまう。これは、画素全体を満遍なく塗りつぶす、いわゆるベタ印刷を実施する場合には、印刷ムラの原因となる可能性がある。
【００２１】
インク滴重量の減少分を補うためには、圧力発生素子に印加する電圧を全体的に引き上げればよいが、電圧上昇により吐出安定性が低下したり、消費電力が増大してしまうという問題があり、また、そもそも設計上の制約があるために引き上げ可能な電圧幅にはおのずから限界がある。
【００２２】
この点に関して本発明者は、複数のノズル開口間におけるインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキは、中間階調の印刷時には画質低下に大きく影響するものの、１画素に大ドットを形成するようなベタ印刷時においては大きな影響はなく、むしろベタ印刷時においてはインク滴重量を十分に確保することが重要であることを見出した。
【００２３】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、階調に応じて最適の印刷を実施することができる液体噴射装置及び同装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の本発明は、複数のノズル開口に連通する複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧力発生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置において、前記複数の圧力発生素子に印加される前記吐出パルスを生成するための駆動信号であって複数の前記吐出パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動信号から少なくともその一部を選択することによって１又は２以上の前記吐出パルスを生成するパルス生成手段と、を備え、前記吐出パルスは、前記圧力室の容積を膨張させて前記圧力室内に液体を充填する充填波形要素と、前記圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素と、前記圧力室を収縮させてノズル開口から液滴を吐出させる吐出波形要素と、を含み、前記駆動信号中に含まれる複数の前記吐出パルスのうち、中間階調の印刷時に使用される前記吐出パルスは、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点に前記吐出波形要素の始点を合わせるように、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間が前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）よりも長く設定されていることを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決するために、第２の本発明は、複数のノズル開口に連通する複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧力発生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置の駆動方法において、前記複数の圧力発生素子に印加される前記吐出パルスを生成するための駆動信号であって複数の前記吐出パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生工程と、前記駆動信号から少なくともその一部を選択することによって１又は２以上の前記吐出パルスを生成するパルス生成工程と、を備え、前記吐出パルスは、前記圧力室の容積を膨張させて前記圧力室内に液体を充填する充填波形要素と、前記圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素と、前記圧力室を収縮させてノズル開口から液滴を吐出させる吐出波形要素と、を含み、前記駆動信号中に含まれる複数の前記吐出パルスのうち、中間階調の印刷時に使用される前記吐出パルスは、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点に前記吐出波形要素の始点を合わせるように、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間が前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）よりも長く設定されていることを特徴とする。
【００２６】
上記第１及び第２の本発明において、好ましくは、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に２マイクロ秒以下の時間を加えた値である。
【００２７】
また、好ましくは、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１３０％以下である。
【００２８】
また、好ましくは、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１／８倍以下の時間を加えた値である。
【００２９】
また、好ましくは、前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、最長周期と最短周期との中間にあたる固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致する。
【００３０】
また、好ましくは、前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、平均的な固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致する。
【００３１】
また、好ましくは、前記圧力発生素子は、縦振動モード又はたわみ振動モードの圧電振動子によって構成されている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置及び同装置の駆動方法について、図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット式記録ヘッド１２をキャリッジ１と共に主走査方向に走査させるキャリッジ機構を構成している。
【００３４】
インクジェット式記録ヘッド１２はキャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されており、またその上部には記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。
【００３５】
インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション（図１中、右側）にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるためのポンプユニット１０が配置されている。
【００３６】
キャップ部材１３における印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板を備えたワイピング手段１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側に往復移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。
【００３７】
このインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により記録が行われる記録紙６を主走査方向に対して直交する副走査方向に間欠的に搬送する送り機構を備えている。
【００３８】
図２は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の機能ブロック図である。図２に示したようにこの記録装置はプリンタコントローラ６１と、プリントエンジン６２とを備えている。プリンタコントローラ６１は、ホストコンピュータ（図示せず）等から印刷データ等を受信するインターフェース６３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ６４と、各種データ処理のための制御ルーチン等を記憶したＲＯＭ６５と、ＣＰＵ等から成る制御部８２と、発振回路６６と、駆動信号を発生する駆動信号発生回路（駆動信号発生手段）８３と、ドットパターンデータ（ビットマップデータ）に展開された印刷データや駆動信号等をプリントエンジン６２に送信するためのインターフェース６７とを備えている。
【００３９】
この他に、プリンタコントローラ６１は、記録媒体の一種であるメモリカード７６を着脱可能に保持し、記録媒体保持部として機能するカードスロット７７と、メモリカード７６に記録された情報を制御部８２に送信するカードインターフェース７８とを備えている。上記のメモリカード７６には、駆動信号の波形に関するデータが記録されている。なお、メモリカード７６以外の記録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク等も使用することができる。
【００４０】
そして、制御部８２はコンピュータの一種であり、メモリカード７６に記録された駆動信号の波形データやＲＯＭ６５に記録された制御ルーチン等を参照してインク滴の吐出制御を行う。
【００４１】
インターフェース６３は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデータ又は複数のデータからなる印刷データをホストコンピュータから受信する。また、インターフェース６３は、ホストコンピュータに対してビジー（ＢＵＳＹ）信号やアクノレッジ（ＡＣＫ）信号等を出力することができる。
【００４２】
ＲＡＭ６４は、受信バッファ、中間バッファ、出力バッファ及びワークメモリ（図示せず）等として利用されるものである。受信バッファにはホストコンピュータからの印刷データが一時的に記憶され、中間バッファには中間コードデータが記憶され、出力バッファにはドットパターンデータが展開される。
【００４３】
ＲＯＭ６５は、制御部８２によって実行される各種制御ルーチン、フォントデータ、及びグラフィック関数等を記憶している。
【００４４】
なお、このＲＯＭ６５には、変更されずに継続的に使用される制御ルーチン（制御プログラム）が記憶されている。そして、駆動信号の波形に関するデータ等、バージョンアップや変更が予定されるものは、上記のメモリカード７６に記録される。
【００４５】
また、制御部８２は、メモリカード７６から読み取った駆動信号の波形に関するデータに基づいて駆動信号発生回路８３を制御して、印刷モードに応じて所定の駆動信号を生成させる。
【００４６】
プリントエンジン６２は、記録ヘッド１２を主走査方向に駆動するステッピングモータ８０、記録紙を移送する紙送りモータ８１、及び記録ヘッド１２の電気駆動系７１とから構成されている。記録ヘッド１２の電気駆動系７１は、シフトレジスタ７２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、スイッチ７５、及び圧電振動子１６１等を備えている。なお、シフトレジスタ７２、ラッチ回路７３、レベルシフタ７４、及びスイッチ７５はパルス生成手段として機能する。
【００４７】
なお、制御部８２としては、例えば単体で直接的に記録装置に接続されたホストコンピュータや、また、ネットワークを介して接続された多数のコンピュータのうちの１つのコンピュータを使用することもできる。
【００４８】
図３は、図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッドの構造を示した断面図である。
【００４９】
この記録ヘッド１２は、合成樹脂製の基台１６３と、この基台１６３の前面（図の左側に相当する）に貼着された流路ユニット１６４とを備えている。そして、この流路ユニット１６４は、ノズル開口１６５が穿設されたノズルプレート１６６と、振動板１６７と、流路形成板１６８と、シート１７６とから構成されている。
【００５０】
基台１６３は、前面と背面に開放された収容空間１６９が設けられたブロック状部材である。この収容空間１６９には、固定基板１７０に固定された圧電振動子１６１が収容されている。
【００５１】
ノズルプレート１６６は、副走査方向に沿って多数のノズル開口１６５が穿設された薄い板状部材である。各ノズル開口１６５は、ドット形成密度に対応した所定ピッチで開設されている。振動板１６７及びシート１７６によって、圧電振動子１６１が当接する厚肉部としてのアイランド部１７１と、このアイランド部１７１の周囲を囲うように設けられ、弾性を有する薄肉部１７２とが形成されている。
【００５２】
アイランド部１７１は、一つのノズル開口１６５に一つのアイランド部１７１が対応するように、所定ピッチで多数設けられている。
【００５３】
流路形成板１６８は、圧力室１７３、共通インク室１７４、及び、これらの圧力室１７３と共通インク室１７４とを連通するインク供給口１７５を形成するための開口部が設けられている。
【００５４】
そして、ノズルプレート１６６を流路形成板１６８の前面に配設するとともに、振動板１６７及びシート１７６を背面側に配設し、ノズルプレート１６６と振動板１６７及びシート１７６とにより流路形成板１６８を挟んだ状態で、接着等により一体化されて流路ユニット１６４が形成されている。
【００５５】
この流路ユニット１６４では、ノズル開口１６５の背面側に圧力室１７３が形成され、この圧力室１７３の背面側に振動板１６７のアイランド部１７１が位置している。また、圧力室１７３と共通インク室１７４とがインク供給口１７５によって連通している。
【００５６】
圧電振動子１６１の先端は、アイランド部１７１に背面側から当接され、この当接状態で圧電振動子１６１が基台１６３に固定されている。また、この圧電振動子１６１には、フレキシブルケーブルを介して駆動信号（ＣＯＭ）や印刷データ（ＳＩ）等が供給される。
【００５７】
縦振動モードの圧電振動子１６１は、充電されると電界と直交する方向に収縮し、放電すると電界と直交する方向に伸長する特性を有する。したがって、この記録ヘッド１２では、充電されることにより圧電振動子１６１は後方に収縮し、この収縮に伴ってアイランド部１７１が後方に引き戻され、収縮していた圧力室１７３が膨張する。この膨張に伴って共通インク室１７４のインクがインク供給口１７５を通って圧力室１７３内に流入する。一方、放電することにより圧電振動子１６１は前方に向けて伸長し、弾性板のアイランド部１７１が前方に押されて圧力室１７３が収縮する。この収縮に伴って圧力室１７３内のインク圧力が高くなる。
【００５８】
図４は、駆動信号発生回路８３にて生成される駆動信号を示しており、この駆動信号は、第１乃至第３の吐出パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３及び微振動パルスＰ４を含んでいる。微振動パルスＰ４は、第１吐出パルスＰ１と第２吐出パルスＰ２との間に配置されている。
【００５９】
そして、１画素に大ドットを形成する際には、第１乃至第３の吐出パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３のすべてを圧電振動子１６１に印加して、１画素に対して３つのインク滴を吐出する。一方、中間階調にて印刷する際には、中央の吐出パルスＰ２のみを圧電振動子１６１に印加して、１画素に対して１つのインク滴を吐出する。このように本実施形態においては、１画素に吐出するインク滴数を変えることによって印刷の階調を制御することができる。
【００６０】
なお、図５に示したように、図４に示した駆動信号に小ドット用の吐出パルスＰ５を加えた駆動信号を使用することもできる。この駆動信号においても、中間階調印刷時には第２吐出パルスＰ２が単独で使用される。
【００６１】
さらに、図６に示したように、図５に示した駆動信号中の第１吐出パルスＰ１を省略した形の駆動信号を使用することもできる。この駆動信号においても、第２吐出パルスＰ２が中間階調印刷時に単独で使用される。
【００６２】
そして、本実施形態における駆動信号においては、中間階調時に単独で使用される吐出パルスＰ２以外の吐出パルスには、図８に示した従来の吐出パルスと同様の吐出パルスが使用される。つまり、充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間Ｔを、圧力室１７３の固有振動周期（ヘルムホルツ振動周期）Ｔｃに設定している。
【００６３】
これに対して、中間階調時に単独で使用される第２吐出パルスＰ２は、図８に示した従来の吐出パルスとは異なる波形を有している。
【００６４】
図７に示したように第２吐出パルスＰ２は、その他の吐出パルスと同様に、圧力室１７３の容積を膨張させて圧力室１７３内にインクを充填する充填波形要素Ｐｗｃ１と、圧力室１７３の膨張状態を保持する膨張保持波形要素Ｐｗｈ１と、圧力室１７３を収縮させてノズル開口１６５からインク滴を吐出させる吐出波形要素Ｐｎｄと、圧力室１７３の収縮状態を保持する収縮保持波形要素Ｐｗｈ２と、収縮状態にある圧力室１７３を膨張させてメニスカスを制振する制振波形要素Ｐｗｃ２と、を備えている。
【００６５】
そして、この第２吐出パルスＰ２においては、その他の吐出パルスとは異なり、膨張保持波形要素Ｐｗｈ１の終点、即ち吐出波形要素Ｐｎｄの始点を、圧力室１７３の膨張に起因して振動するメニスカスが圧力室１７３の方向に最も引き込まれた時点Ｘ（図９参照）に合わせるように、充填波形要素Ｐｗｃ１の時間間隔と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１の時間間隔との合計時間Ｔが、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃよりも長いＴｃ＋αに設定されている。
【００６６】
図８に示した従来の吐出パルスとの比較で言えば、図７に示した本実施形態における吐出パルスは、図８に示した従来の吐出パルスにおける膨張保持波形要素Ｐｗｈ１の時間間隔を従来よりも長くしたものである。
【００６７】
この合計時間Ｔ（＝Ｔｃ＋α）は、好ましくは、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃに２マイクロ秒以下の時間を加えた値である。
【００６８】
或いはまた、この合計時間Ｔ（＝Ｔｃ＋α）は、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃの１３０％以下に設定される。
【００６９】
さらに、この合計時間Ｔ（＝Ｔｃ＋α）は、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃに、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃの１／８倍以下の時間を加えた値でも良い。
【００７０】
また、複数の圧力室１７３においてそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがある場合には、最長周期と最短周期との中間にあたる固有振動周期（Ｔｃ）又は平均的な固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室１７３において、充填波形要素Ｐｗｃ１による圧力室１７３の膨張に起因して振動するメニスカスが圧力室１７３の方向に最も引き込まれた時点が吐出波形要素Ｐｎｄの始点に一致するように駆動信号を設計する。
【００７１】
以上述べたように本実施形態においては、中間階調時に単独で使用される第２吐出パルスＰ２に関して、吐出波形要素Ｐｎｄの始点を、圧力室１７３の膨張に起因して振動するメニスカスが圧力室１７３の方向に最も引き込まれた時点Ｘに合わせるように、充填波形要素Ｐｗｃ１の時間間隔と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１の時間間隔との合計時間Ｔが、圧力室１７３の固有振動周期Ｔｃよりも長いＴｃ＋αに設定されているので、図１０を参照して既に説明したように、複数の圧力室１７３間の固有振動周期Ｔｃのバラツキに起因するインク滴の重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキを最小限に抑えることが可能であり、安定したムラのない印刷品質を提供することができる。特に、中間階調印刷時においてはノズル開口１６５毎のインク滴重量のバラツキが画質に大きく影響するので、本実施形態のように中間階調印刷時においてノズル開口１６５毎のインク滴重量のバラツキを抑制することが極めて有効である。
【００７２】
一方、１画素に大ドットを形成するベタ印刷においては、第２吐出パルスＰ２以外の吐出パルスによって吐出されるインク滴の重量Ｉｗが従来と同様に十分に確保されているので、ベタ印刷を支障なく実施することができる。
【００７３】
このように本実施形態によれば、中間階調印刷時において複数のノズル開口間におけるインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキを最小限に抑えることができると共に、中間階調印刷以外の印刷時においてはインク滴重量の確保を優先させることができるので、階調に応じて最適の印刷を実施することができる。
【００７４】
なお、上記実施形態では縦振動モードの圧電振動子を圧力発生素子として使用した記録ヘッドを例示したが、本発明は、たわみ振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドにも適用することができる。このたわみ振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドでは、圧電振動子の充放電による電圧レベルと圧力室の膨張収縮との関係が、上述した縦振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッド１２の場合とは逆になる。従って、たわみ振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドを用いる場合には、図７に示した記録ヘッド１２用の駆動信号を、中間電位を境に電圧の正負を反対にした駆動信号および駆動波形が用いられる。すなわち、圧力室へのインクの充填は電圧を下降させることでおこなう。同様に、インク滴の吐出は、電圧を上昇させることにより行う。
【００７５】
このようなたわみ振動モードの圧電振動子を用いた記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、中間階調印刷時において複数のノズル開口間におけるインク滴重量（Ｉｗ）のバラツキやインク滴速度（Ｖｍ）のバラツキを最小限に抑えることができると共に、中間階調印刷以外の印刷時においてはインク滴重量の確保を優先させることができるので、階調に応じて最適の印刷を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体噴射装置の一実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。
【図２】図１に示したインクジェット式記録装置の機能ブロック図。
【図３】図１に示したインクジェット式記録装置の記録ヘッドの構造を示す断面図。
【図４】図１に示したインクジェット式記録装置における駆動信号を示した図。
【図５】図１に示したインクジェット式記録装置における駆動信号の他の例を示した図。
【図６】図１に示したインクジェット式記録装置における駆動信号の他の例を示した図。
【図７】図１に示したインクジェット式記録装置において使用される吐出パルスの波形を示した図。
【図８】従来のインクジェット式記録装置において使用される吐出パルスの波形を示した図。
【図９】複数の圧力室における平均の固有振動周期を持つ圧力室において、吐出パルスの充填波形要素を圧力発生素子に印加して圧力室を膨張させることによって引き起こされたメニスカスの振動状態を示した図。
【図１０】平均の固有振動周期、最大の固有振動周期、及び最小の固有振動周期を持つそれぞれの圧力室において、吐出パルスの充填波形要素を圧力発生素子に印加して圧力室を膨張させることによって引き起こされたメニスカスの振動状態を示した図。
【符号の説明】
７２　シフトレジスタ
７３　ラッチ回路
７４　レベルシフタ
７５　スイッチ
８２　制御部
８３　駆動信号発生回路（駆動信号発生手段）
１２　記録ヘッド
１６１　圧電振動子
１６５　ノズル開口
１６６　ノズルプレート
１７３　圧力室
Ｔ　充填波形要素Ｐｗｃ１と膨張保持波形要素Ｐｗｈ１との合計時間
Ｔｃ　圧力室の固有振動周期（ヘルムホルツ振動の周期）
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３　第１、第２、第３吐出パルス
Ｐｗｃ１　充填波形要素
Ｐｗｈ１　膨張保持波形要素
Ｐｎｄ　吐出波形要素
Ｐｗｈ２　収縮保持波形要素
Ｐｗｃ２　制振波形要素

Claims

複数のノズル開口に連通する複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧力発生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置において、
前記複数の圧力発生素子に印加される前記吐出パルスを生成するための駆動信号であって複数の前記吐出パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
前記駆動信号から少なくともその一部を選択することによって１又は２以上の前記吐出パルスを生成するパルス生成手段と、を備え、
前記吐出パルスは、前記圧力室の容積を膨張させて前記圧力室内に液体を充填する充填波形要素と、前記圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素と、前記圧力室を収縮させてノズル開口から液滴を吐出させる吐出波形要素と、を含み、
前記駆動信号中に含まれる複数の前記吐出パルスのうち、中間階調の印刷時に使用される前記吐出パルスは、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点に前記吐出波形要素の始点を合わせるように、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間が前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）よりも長く設定されていることを特徴とする液体噴射装置。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に２マイクロ秒以下の時間を加えた値であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１３０％以下であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１／８倍以下の時間を加えた値であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、最長周期と最短周期との中間にあたる固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、平均的な固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
前記圧力発生素子は、縦振動モード又はたわみ振動モードの圧電振動子によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
複数のノズル開口に連通する複数の圧力室に対応して設けられた複数の圧力発生素子に吐出パルスを印加することにより、前記圧力室内の液体に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口から液滴を吐出させる液体噴射装置の駆動方法において、
前記複数の圧力発生素子に印加される前記吐出パルスを生成するための駆動信号であって複数の前記吐出パルスを含む駆動信号を発生する駆動信号発生工程と、
前記駆動信号から少なくともその一部を選択することによって１又は２以上の前記吐出パルスを生成するパルス生成工程と、を備え、
前記吐出パルスは、前記圧力室の容積を膨張させて前記圧力室内に液体を充填する充填波形要素と、前記圧力室の膨張状態を保持する膨張保持波形要素と、前記圧力室を収縮させてノズル開口から液滴を吐出させる吐出波形要素と、を含み、
前記駆動信号中に含まれる複数の前記吐出パルスのうち、中間階調の印刷時に使用される前記吐出パルスは、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点に前記吐出波形要素の始点を合わせるように、前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間が前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）よりも長く設定されていることを特徴とする液体噴射装置の駆動方法。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に２マイクロ秒以下の時間を加えた値であることを特徴とする請求項８記載の液体噴射装置の駆動方法。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１３０％以下であることを特徴とする請求項８記載の液体噴射装置の駆動方法。
前記充填波形要素の時間間隔と前記膨張保持波形要素の時間間隔との合計時間は、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）に、前記圧力室の固有振動周期（Ｔｃ）の１／８倍以下の時間を加えた値であることを特徴とする請求項８記載の液体噴射装置の駆動方法。
前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、最長周期と最短周期との中間にあたる固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の液体噴射装置の駆動方法。
前記複数の圧力室はそれらの固有振動周期（Ｔｃ）にバラツキがあり、平均的な固有振動周期（Ｔｃ）を有する圧力室において、前記圧力室の膨張に起因して振動するメニスカスが前記圧力室の方向に最も引き込まれた時点が前記吐出波形要素の始点に一致することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の液体噴射装置の駆動方法。